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廣東韓研活性炭科技股份有限公司
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所在地區(qū)：廣東廣州市
聯(lián)系人：王工 （技術(shù)）
閱讀：174發(fā)布時(shí)間：2021-11-29
含有氧和磷雜原子的微孔活性炭通過(guò)使用三聚氰胺和尿素前體引入氮進(jìn)行改性。過(guò)用元素分析、XPS和31 P NMR對(duì)活性炭表面化學(xué)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，在高溫下加入氮時(shí)，不僅形成了碳/氮/氧的新物種，而且磷環(huán)境明顯改變。脲和三聚氰胺前體都對(duì)P-N和P-C鍵的形成具有相似的作用。這些化合物盡管以小但可測(cè)量的量存在似乎影響了電化學(xué)電容器中的活性炭的性能。
活性炭是用于電化學(xué)電容器的新型材料之一?；钚蕴康谋入娙轂?00-400 F / g。近年來(lái)，幾個(gè)研究小組證實(shí)，其多孔結(jié)構(gòu)，特別是孔徑是決定其在超級(jí)電容器中的電容性能的影響力的因素。盡管有這樣的協(xié)議，活性炭上的能量?jī)?chǔ)存過(guò)程遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有*的理解。遇到的問(wèn)題在于碳表面的復(fù)雜性。雖然活性炭的發(fā)達(dá)表面積和高孔體積是已知的，但是很難獲得具有均勻孔徑的活性炭，
除了多孔結(jié)構(gòu)之外，活性炭具有復(fù)雜的表面化學(xué)性質(zhì)，改變了碳的電化學(xué)能量?jī)?chǔ)存。作為自氧化的結(jié)果，碳表面通常裝飾有包含表示作為羧酸，酚，內(nèi)酯，羧酸無(wú)水物，酮，醚，醌或吡喃酮這類(lèi)化合物的官能團(tuán)的氧。在這些中，后兩者被認(rèn)為是基本的和醌/氫醌的氧化還原反應(yīng)表示為負(fù)責(zé)碳材料。先前的工作還提出，吡喃酮氧是電化學(xué)活性。
除了氧，見(jiàn)的雜原子但從其影響對(duì)催化和電化學(xué)性能活性炭的是氮。當(dāng)富氮碳被合成/在高溫下變形，大部分氮的存在作為電阻鎳鉻合金，吡啶，季或吡啶基-N-氧化物。除了在吡啶和電阻鎳鉻合金安排，提出參加贗法拉第反應(yīng)帶負(fù)電的氮，分布于以離子訪(fǎng)問(wèn)的孔時(shí)，發(fā)現(xiàn)同樣重要，以增強(qiáng)電容。
這項(xiàng)研究的目的是調(diào)查另一個(gè)雜原子，磷及其化合物對(duì)活性炭電化學(xué)性能的作用。雖然磷并不是在所有碳通常遇到的元件它總是存在于可測(cè)量在使用磷酸活化所得到的活性炭。對(duì)木質(zhì)活性炭的表面化學(xué)作用進(jìn)行了仔細(xì)觀(guān)察，其電化學(xué)性能如前所述。在這項(xiàng)研究中，研究了磷的化學(xué)環(huán)境與氧和氮官能團(tuán)的結(jié)合。就這樣，重新研究了含氮和氧的基團(tuán)的形態(tài)，并試圖闡明磷對(duì)測(cè)量的電容和電容保持率的影響。到目前為止，摻入碳基質(zhì)的磷的方面沒(méi)有被討論為影響活性炭電極的性能。
簡(jiǎn)單介紹本次活性炭的制造方法
本次制造的活性炭采用木質(zhì)材料。其表面修飾是在細(xì)節(jié)之前的描述。簡(jiǎn)單地說(shuō)，在用尿素或三聚氰胺改性之前，用50%HNO 3將碳樣品氧化4小時(shí)，然后用水洗去除去過(guò)量的酸和水溶性的氧化產(chǎn)物。然后將初始和氧化的樣品用乙醇中的尿素或三聚氰胺懸浮液處理，并在室溫下攪拌5小時(shí)。將浸漬的樣品在氮?dú)庵幸?0℃/ min加熱至950℃，并在這些溫度下保持0.5小時(shí)。修改后，用沸水洗滌樣品以除去任何過(guò)量的尿素或三聚氰胺分解產(chǎn)物。處理后的活性炭稱(chēng)為B，改性后的活性炭分別以其名稱(chēng)加上U或M，分別代表尿素或三聚氰胺。預(yù)氧化樣品用字母O表示。因此，例如，B-MO是預(yù)氧化的BAX-1500，用三聚氰胺處理并在950℃下加熱，做成的超級(jí)電容電極炭。
為了研究磷對(duì)活性炭的電化學(xué)電容的影響，將狹窄和寬分量的齒對(duì)相對(duì)于修改樣品的電容作圖，相應(yīng)的相關(guān)關(guān)系如圖所示。觀(guān)察到，狹窄和寬的屏蔽對(duì)電容具有積極作用，并且表示狹窄和寬的線(xiàn)性趨勢(shì)的線(xiàn)的斜率非常相似。如上所述，最屏蔽的狹窄對(duì)應(yīng)于表面偏磷酸鹽，并且從表所示的數(shù)據(jù)可以看出，預(yù)氧化樣品比其非預(yù)氧化的對(duì)應(yīng)物含有更多的這些物質(zhì)。然而，B-UO和B-MO的比電容低于B-U和B-M，其表面由比磷酸鹽多的焦磷酸鹽組成。這表明表面焦磷酸鹽通過(guò)一些可能的法拉第相互作用對(duì)電容具有積極的影響。狹窄和寬的斜率之間的相似性意味著表面和地下磷環(huán)境對(duì)研究中碳的電容性能的等效重要性。換句話(huà)說(shuō)，涉及P-N和P = N鍵的表面磷酸鹽和地下結(jié)構(gòu)被證實(shí)是積極地影響活性炭的電容性能。
結(jié)果表明，碳基質(zhì)中少量但可測(cè)量的磷的存在對(duì)電化學(xué)性能有很大的影響。磷氮和磷 - 碳鍵的形成伴隨著橋接氧的減少和磷酸鹽的數(shù)量增加，活性炭表面的異質(zhì)性導(dǎo)致對(duì)整體電容和電容的改善產(chǎn)生積極影響的化合物保留率。
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